Электроны имеют две степени свободы или атрибуты: заряд и спин. С развитием технологии микротехнологии в последние годы, благодаря активному сочетанию этих двух атрибутов, стало возможным создавать устройства, которые на голову выше электроники прошлого.
Эта область исследований получила название «спинтроника», и некоторые заметные достижения в этой области включают магнитную головку жестких дисков и магнитную память с произвольным доступом (MRAM). Нобелевская премия по физике 2007 г. была присуждена за открытие эффекта гигантского магнитосопротивления, являющегося источником спинтроники.
Понимание спин-зависимых транспортных свойств лежит в основе спинтроники. Чистый спиновый ток, поток спинового углового момента без тока заряда, является одной из важных физических величин в области спинтроники, поскольку он может играть важную роль в электронике следующего поколения с низким энергопотреблением. С другой стороны, чистый спиновый ток должен также чувствительно исследовать некоторые спиновые свойства, поскольку нет чистого зарядового тока, но он до сих пор не использовался для таких фундаментальных исследований.
Группа исследователей из Университета Осаки, Токийского университета, Национального центра научных исследований, Университета Париж-Юг, Японского агентства по атомной энергии и RIKEN сообщила, что магнитные флуктуации можно обнаружить с помощью чистого спинового тока. Для исследования таких магнитных флуктуаций было выбрано спиновое стекло. Спиновое стекло представляет собой типичную фрустрированную систему, в которой небольшое количество примесей с магнитными моментами случайным образом распределено в немагнитном основном металле.
При высоких температурах магнитные моменты колеблются с очень большой скоростью. Когда температура приближается к температуре спинового стекла Tg, флуктуации замедляются, и затем магнитные моменты замораживаются на Tg. Это было хорошо изучено во многих системах спинового стекла с измерениями намагниченности.
В этом исследовании чистый спиновый ток вводился в систему спинового стекла (сплав CuMnBi). Значительно выше Tg наблюдалась аномалия.
Этот результат показывает, что чистый спиновый ток может обнаруживать флуктуирующие магнитные моменты гораздо более чувствительным образом, чем обычные измерения намагниченности. В ближайшем будущем будут разработаны магнитные датчики с чистым спиновым током, которые заменят сверхпроводящее устройство квантовой интерференции (SQUID).